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PCB线路板为什么要做阻抗吗

阻抗对于PCB电路板的意义何在，PCB电路板为什么要做阻抗？本文介绍了什么是阻抗及阻抗的类型，其次介绍了PCB线路板为什么要做阻抗，后阐述了阻抗对于PCB电路板的意义，具体的跟随小编一起来了解一下。

什么是阻抗？

在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示，是一个复数，实部称为电阻，虚部称为电抗，其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗 ，电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗，电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。阻抗的单位是欧。

阻抗类型

（1）特性阻抗

在计算机﹑无线通讯等电子信息产品中， PCB的线路中的传输的能量， 是一种由电压与时间所构成的方形波信号（square wave signal， 称为脉冲pulse），它所遭遇的阻力则称为特性阻抗。



（2）差动阻抗

驱动端输入极性相反的两个同样信号波形，分别由两根差动线传送，在接收端这两个差动信号相减。差动阻抗就是两线之间的阻抗Zdiff。



（3）奇模阻抗

两线中一线对地的阻抗Zoo，两线阻抗值是一致。



（4）偶模阻抗

驱动端输入极性相同的两个同样信号波形， 将两线连在一起时的阻抗Zcom。



（5）共模阻抗

两线中一线对地的阻抗Zoe，两线阻抗值是一致，通常比奇模阻抗大。

PCB线路板为什么要做阻抗？

pcb线路板阻抗是指电阻和对电抗的参数，对交流电所起着阻碍作用。在pcb线路板生产中，阻抗处理是的。原因如下：

1、PCB线路（板底）要考虑接插安装电子元件，接插后考虑导电性能和信号传输性能等问题，所以就会要求阻抗越低越好，电阻率要低于每平方厘米1&TImes;10-6以下。

2、PCB线路板在生产过程中要经历沉铜、电镀锡（或化学镀，或热喷锡）、接插件焊锡等工艺制作环节，而这些环节所用的材料都电阻率底，才能线路板的整体阻抗低达到产品质量要求，能正常运行。

3、PCB线路板的镀锡是整个线路板制作中容易出现问题的地方，是影响阻抗的关键环节。化学镀锡层大的缺陷就是易变色（既易氧化或潮解）、钎焊性差，会导致线路板难焊接、阻抗过高导致导电性能差或整板性能的不稳定。

4、PCB线路板中的导体中会有各种信号传递，当为提高其传输速率而提高其频率，线路本身如果因蚀刻、叠层厚度、导线宽度等因素不同，将会造成阻抗值得变化，使其信号失真，导致线路板使用性能下降，所以就需要控制阻抗值在一定范围内。

阻抗对于PCB电路板的意义

对电子行业来说，据行内调查，化学镀锡层致命的弱点就是易变色（既易氧化或潮解）、钎焊性差导致难焊接、阻抗过高导致导电性能差或整板性能的不稳定、易长锡须导致PCB线路短路以至烧毁或着火事件。

据悉，国内先研究化学镀锡的当是上世纪90年代初昆明理工大学，之后就是90年代末的广州同谦化工（企业），一直至今，10年来行内均有认可该两家机构是做得好的。其中，据我们对众多企业的接触筛选调查、实验观测以及长期耐力测试，证实同谦化工的镀锡层是低电阻率的纯锡层，导电和钎焊等质量可以到较高的水准，难怪他们敢对外其镀层在无须任何封闭及防变色剂保护的情况下，能保持一年不变色、不起泡、不脱皮、不长锡须。

后来当整个社会生产业发展到一定程度的时候，很多后来参与者往往是属于互相抄袭，其实相当一部分企业自己本身并没有研发或能力，所以，造成很多产品及其用户的电子产品（线路板板底或电子产品整体）性能不佳，而造成性能不佳的主要原因就是因为阻抗问题，因为当不合格的化学镀锡技术在使用过程中，其为PCB线路板所镀上去的锡其实并不是真正的纯锡（或称属单质），而是锡的化合物（即根本就不是金属单质，而是金属化合物，氧化物或卤化物，更直接地说是属于非金属物质）或锡化合物与锡金属单质的混合物，但单凭借肉眼是很难发现的…

因为PCB线路板的主体线路是铜箔，在铜箔的焊点上就是镀锡层，而电子元件就是通过焊锡膏（或焊锡线）焊接在镀锡层上面的，事实上焊锡膏在融熔状态焊接到电子元件和锡镀层之间的是金属锡（即导电良好的金属单质），所以可以简单扼要地指出，电子元件是通过锡镀层再与PCB板底的铜箔连接的，所以锡镀层的纯洁性及其阻抗是关键；又，但未有接插电子元件之前，我们直接用仪器去检测阻抗时，其实仪器探头（或称为表笔）两端也是通过先接触PCB板底的铜箔表面的锡镀层再与PCB板底的铜箔来连通电流的。所以锡镀层是关键，是影响阻抗的关键和影响PCB整板性能的关键，也是易于被忽略的关键。

众所周知，除金属单质外，其化合物均是电的不良导体或甚至不导电的（又，这也是造成线路中存在分布容量或传布容量的关键），所以锡镀层中存在这种似导电而非导电的锡的化合物或混合物时，其现成电阻率或未来氧化、受潮所发生电解反应后的电阻率及其相应的阻抗是相当高的（足已影响数字电路中的电平或信号传输，）而且其特征阻抗也不相一致。所以会影响该线路板及其整机的性能。

所以，就现时的社会生产现象来说，PCB板底上的镀层物质和性能是影响PCB整板特征阻抗的主要原因和直接的原因，但又由于其具有随着镀层老化及受潮电解的变化性，所以其阻抗产生的忧患影响变得更加隐性和多变性，其隐蔽的主要原因在于：不能被肉眼所见（包括其变化），第二不能被恒常测得，因为其有随着时间和环境湿度的改变而变的变化性，所以总是易于被人忽略。

PCB行业全景解析
印制电路板（PrintedCircuitBoard，简称“PCB”），是承载电子元器件并连接电路的桥梁，指在通用基材上按预定设计形成点间连接及印制元件的印制板，其主要功能是使各种电子零组件形成预定电路的连接，起传输作用。

PCB作为电子产品的关键元器件几乎应用于所有的电子产品，是现代电子信息产品中不可或缺的电子元器件，被誉为“电子产品之母”。
PCB产品分类


PCB的产品种类众多，可以按照产品的导电层数、弯曲韧性、组装方式、基材、特殊功能等多种方式分类，但在实际中，往往根据PCB各细分行业的产值大小混合分类为：单面板、双面板、多层板、HDI板、封装载板、挠性板、刚挠结合板和特殊板。

PCB封装基板分类可分为：存储芯片封装基板（eMMC）、微机电系统封装基板（MEMS）、射频模块封装基板（RF）、处理器芯片封装基板及高速通信封装基板。

封装基板是Substrate（简称SUB）。基板可为芯片提供电连接、保护、支撑、散热、组装等功效，以实现多引脚化，缩小封装产品体积、改善电性能及散热性、密度或多芯片模块化的目的。

按基材柔软性划分，PCB可分为刚性印制电路板、挠性（柔性）印制电路板（FPC）和刚挠结合印制电路板。

FPC以软性铜箔基材（FCCL）为原材料制成，具有配线密度高、轻薄、可弯曲、可立体组装的优点，适用于小型化、轻量化和移动要求的电子产品。

印刷电路板主要由金属导体箔、胶粘剂和绝缘基板三种材料组合而成，不同的PCB，其绝缘基板表面的导体涂层数可能不同。

根据导电涂层数，可分为单面板、双面板、多层板。其中，多层板又可分为中低层板和高层板。常见的多层板一般为4层板或6层板，复杂的多层板可达几十层。

PCB行业产业链


中国的电子产业链日趋完善、规模大、配套能力强，而PCB产业在整个电子产业链中起到承上启下的关键作用。

PCB是每个电子产品承载的系统合集，核心的基材是覆铜板，上游原材料主要包括铜箔、玻璃纤维及合成树脂。

从成本来看，覆铜板占整个PCB制造的30%-40%左右，铜箔是制造覆铜板的主要原材料，成本占覆铜板的30%（薄板）和50%（厚板）。

下游应用比较广泛，其中通信、汽车电子和消费电子三大领域占比合计60%，5G基站的建设加速将拉动PCB产业链的快速发展。

覆铜板是核心基材图片

覆铜板（CCL）的制造过程是将增强材料浸以有机树脂，经干燥加工形成半固化片。将数张半固化片叠合在一起的坯料，一面或两面覆以铜箔，经热压而成的一种板状材料。

从成本来看，覆铜板占整个PCB制造的30%左右，覆铜板的主要原材料为玻璃纤维布、木浆纸、铜箔、环氧树脂等材料，其中铜箔作为制造覆铜板的主要原材料，占80%的物料比重包括30%（薄板）和50%（厚板）。

各个品种的覆铜板之所以在性能上的不同，主要是表现在它所使用的纤维增强材料和树脂上的差异。生产PCB所需的主要原材料包括覆铜板、半固化片、铜箔、氰化金钾、铜球和油墨等，覆铜板是为主要的原材料。

PCB行业增长态势稳健


PCB广泛的运用途径将有力支撑未来电子纱需求。2019年PCB产值约为650亿美元，中国PCB市场较为稳定，2019年中国PCB市场产值近350亿美元，中国地区是增长快的区域，占产值的一半之多，未来将持续增长。

PCB产值地区分布，美洲、欧洲、日本PCB产值在的占比不断下降，亚洲其他地区（除日本）的PCB产业产值规模则迅速提高，其中中国大陆的占比提升迅速，是PCB产业转移的中心。

PCB市场格局


PCB市场较为分散，集中度不高。

2019年PCB市场中鹏鼎（中国）、旗胜（日本）、迅达（美国）以6%、5%、4%市占率。

主板要求在有限的空间上承载更多的元器件，进一步缩小线宽线距，普通多层板和HDI已经难以满足需求，由更小的高阶HDI并联起来分散主板功能，使结构设计更加紧凑。

PCB主要应用领域


PCB板的应用覆盖范围十分广泛，下游应用比较广泛，其中通信、汽车电子和消费电子三大领域占比合计60%，5G基站的建设加速将拉动PCB产业链的快速发展。

汽车电子

汽车用PCB要求工作温度符合-40°C~85°C，PCB一般选用FR-4（耐燃材料等级，主要为玻璃布基板），厚度在1.0~1.6mm。

根据中国产业发展研究网的数据，目前中轿车中汽车电子成本占比达到28%，混合动力车为47%，纯电动车高达65%。


消费电子

随着智能手机、平板电脑、VR/AR以及可穿戴设备等频频成为消费电子行业热点，创新型消费电子产品层出不穷，并将渗透消费者生活的方方面面。这也为消费电子PCB的发展带来了契机。

2019年手机及消费电子占PCB下游应用的比例分别为37%。移动终端的PCB需求则主要集中于HDI、挠性板和封装基板。

据Prismark统计，移动终端的PCB需求主要以HDI及挠性板为主，其中HDI板占比约为50.68%，并有26.36%的封装基板需求。

服务器

服务器平台升级将带动整个服务器行业进入上行周期，而PCB以及其关键原材料CCL作为承载服务器内各种走线的关键基材，除了服务器周期带来的量增逻辑，同时还存在服务器平台升级带来的价增逻辑。

可以说，在服务器面临升级、市场即将扩容的情况下，PCB和CCL将因为服务器升级迎来量价齐升的增长机会。

2019年个人电脑的PCB需求主要集中于挠性板和封装基板，合计占比达48.17%；服务/存储的PCB需求以6-16层板和封装基板为主。

PCB在服务器中的应用主要包括背板、高层数线卡、HDI卡、GF卡等，其特点主要体现在高层数、高纵横比、高密度及高传输速率。服务器市场的发展也将推动PCB市场特别是PCB市场的发展。

通信领域PCB

在通信领域，根据不同的PCB特性，可以应用于不同功能的通信设备上。对于大尺寸多层、高频材料可以应用于无线网及传输网中。相比而言，多层板、刚挠结合的PCB元件可用于数据通信网及固网宽带等环节。

根据券商的相关测算，单个5G基站对PCB的使用量约为3.21㎡，是4G基站用量的1.76倍，同时由于5G通信的频率更高，对于PCB的性能需求更大，因此5G基站用PCB的单价要4G基站用PCB，由于5G的频谱更高，带来基站的覆盖范围更小，根据测算国内5G基站将是4G基站的1.2-1.5倍，同时还要配套更多的小基站，因此5G所带来的基站总数量将要比4G多出不少。

此外，5G基站功能增多，PCB上元件的集成密度明显提升，电路板的设计难度也随之提高。高频高速材料的使用和制造难度的提升将显著提升PCB单价。

PCB发展趋势图片
PCB的高频多层化：为了扩大通讯通道，以适应数字时代对信息量与速度传播需求的提升，电子通讯设备的使用频率逐步向高频领域转移。

这就要求PCB基板材料应具有低介电常数与低介电损耗角正切值，只有这样才能获得高传播信号速度，并减少信号传播过程中的损失。除此之外，PCB工艺也随着电子信息技术的发展而向多层化、微线宽、微间距多盲孔等方向发展。

高层化PCB将显著缩小密集复杂的线路连接空间，达到集成化的效果。多层板在电子产品设计上得到普遍的认可并得到深入的技术研发。常见的多层板以四层PCB为主，现在六、八、十层板也逐渐得到普及。


PCB品质的提升推动上游CCL、FR-4基板的产业升级

随着PCB工业规模的扩大核心技术的创新，行业的竞争也不断加剧，厂家开始更为重视PCB产品的品质，因此对PCB品质的管控也愈加严格。

为了适应PCB向精细线路、高频多层方向发展，其上游的CCL材料由单一型过渡到系列化，覆铜板的新材料、新工艺、新技术的运用与研发成为必然趋势。

与此相对应，FR-4型产品的性能也逐渐提升，FR-4型覆铜板的某些性能已不能完全满足PCB的制作要求，FR-4逐步走向高耐燃性、高尺寸稳定性、低介电常数和环保性。


CB国产化进程加速

中国PCB企业依靠成本优势、产能扩张和下游本土品牌的崛起，拉动PCB国产化进程。随着行业的发展，中国PCB内资企业通过自身发展或合资建厂，逐渐积累自身资本、人才和技术资源，构建自身产业护城河，不断发展壮大。

在技术上，不断加大研发投入，积累中PCB技术；在产能上，不断投资建厂，形成规模优势；在产业链上，逐步完善上游原材料渠道和应用市场，形成完备的上下游产业链体系。

中国正式实现PCB贸易从逆差到顺差的转变，标志着中国PCB正进行结构性转变，生产技术不断发展，初步实现进口替代的目标。

FPC柔性线路板常见的一些工艺知识

1、FPC是柔性的线路板可以折叠弯曲，一般用做翻盖手机的上下部分连接、电池的保护电路等。

为了FPC的平整度生产厂家出货之般会对FPC进行压平处理，并且由于FPC是柔性的所以很难采用抽真空包装。所以在传递和使用过程种注意FPC的平整度尽量不要折弯。

2、FPC一般为1～2层，多层的FPC比较少见。FPC的基材和Cover Layer一般采用聚酰亚胺，基材和铜箔之间压和成一体。有些FPC的厚度以铜箔的厚度标识如1.5OZ，2.0OZ。

与PCB不同的是Cover Layer在铜箔上的开口一般小于铜箔面积而PCB上Solder Mask面积一般大于铜箔的面积。需要注意的一点就是FPC基材和铜箔之间靠树脂粘和，有些情况下树脂会溢出造成焊盘污染导致漏焊。

3、FPC的废边（Waste Area,没有电路的边缘部分）部分一般采用2种工艺。一种叫Solid Copper，既采用整体的铜箔覆盖。

另一种叫Cross Hatching。Solder Copper工艺的FPC柔性相对较小，如果不折弯比较平整但是折弯后不容易恢复。Cross Hatching工艺的FPC与其相反。

4、FPC在整个SMT过程种均需要使用支撑，通常所选用的支撑未耐热防静电的合成材料制成，也有公司使用薄铝板进行支撑。常用的定位的方式为采用高温胶带将FPC粘在支撑板上。

不过需要注意的是胶带的位置尽量在FPC的四个角和比较长的边中间位置，这可以防止FPC翘起。还有胶带厚度会对锡膏印刷产生一定的影响，所以胶带的位置不要贴在元件密集的位置边缘及有细管脚的元件周围，更注意不要贴在焊盘上。

5、因为FPC的平整度和PCB相比比较差并且还存在支撑、胶带等多种因素的影响所以FPC在印刷的过程种很难和网板完全贴，这就会造成锡膏量的控制上存在问题。

对网板开口有两点建议：一是网板对于密管脚的IC元件尽量的将网孔变窄拉长并且网板尽可能的薄，实践证明颠倒梯形的网孔对印刷比较有利。另一条是对于跨度比较大的片式元件或连接件尽量加大网孔避免因为FPC不平造成漏焊。

6、因为FPC需要支撑所以在回流焊接时回流炉的Profile设定一定要考虑支撑板对热量的吸收，一般燠热区建议回流炉下面的温度设定比上面高一部分以支撑板的温度和FPC相近避免冷焊，再有就是出口的冷却风要强支撑板温度降到安全温度，还可以在路子出口增加冷却风扇。

7、为了方便分割，FPC与边缘之间一般沿轮廓预先切开，未切开的部分一般保留一层基材（Micro Joint)并需要在上面打邮票孔，邮票孔不但可以方便分割还可以防止在分割点处产生大的毛刺。

连接部分还能FPC在SMT的过程种不翘起,所以Micro Joint因该在FPC内每个切口处保留。FPC的切割可以选择手工分割或使用类似于冲床的模具分割。